Атмосфера: от Земли и далее
Недавно ученые обнаружили источник частиц аэрозоля, которые возникают естественным образом в атмосфере Земли и играют важную роль в формировании облаков. Эти частицы называются «климат-активными органическими аэрозолями» и представляют собой пары, образованные большими молекулами, которые в равной степени состоят из частиц углерода, кислорода и водорода.
Международная исследовательская группа установила, что эти пары возникают непосредственно после того, как растения выделяют кислород в атмосферу. Пар конденсируется на небольших частицах, вызывая их рост. Впоследствии они становятся достаточно крупными для того, чтобы вызывать заметные изменения в атмосфере: к примеру, они преломляют свет и становится ядром формирования облаков.
Исследование, опубликованное в журнале Nature, раскрывает прямую взаимосвязь жизни на Земле и появления этих частиц, играющих важную роль в тех процессах, которые влияют на климат.
Исследование будет интересно для астробиологов, которые изучают связь между биосферой Земли и климатом, те изменения, которые влияют на будущие условия жизни на нашей планете. Но могут ли результаты подобных исследований применяться и в области сравнительной палеонтологии, в поисках жизни за пределами Земли?
В соответствии с данным исследованием, жизнь на Земле оказывает заметное влияние на состав и процессы в атмосфере нашей планеты. На данный момент существует более 1000 экзопланет, вращающихся на орбитах далеких звезд, и их количество продолжает расти. Сейчас ученые пытаются найти способы детального изучения атмосфер этих планет. Главная цель заключается в поиске атмосферных проявлений, которые могут указывать на наличие жизни на планете.
Доктор Нэнси Кианг (Nancy Kiang) из Института космических исследований НАСА поделилась перспективами исследования климат-активных органических аэрозолей для поиска биологических проявлений в атмосфере. Доктор Кианг – специалист в области взаимодействия атмосферы и биосферы, процессов, которые могут указывать на наличие жизни в глобальных масштабах.
Во-первых, растения сами по себе могут служить свидетельством жизни на экзопланете. Если проанализировать, как свет отражается от поверхности планеты, то в случае, если поверхность покрыта множеством растений, можно действительно «увидеть» эти растения благодаря тому, что их хлорофиллы поглощают свет. Это спектральный знак, известный как «красная область растительности» (vegetation red edge).
«Спутники фиксируют эту область для того, чтобы определить, где расположены растения на нашей планете, - говорит Кианг. – Если мы обнаружим те же признаки на другой планете, можно будет утверждать, что на ней существуют продвинутые формы жизни. Для этого как минимум 20 процентов поверхности планеты должно быть занято растительностью, и условия облачности должны позволять достаточно сильный сигнал, который может зафиксировать телескоп».
Доктор Кианг отмечает, что результаты исследования, возможно, приведут к дополнительным проблемам для непосредственного наблюдения за растениями на других планетах.
«Сложность заключается в том, что наличие растений приводит к формированию облаков в процессе испарения почвенной влаги обратно в атмосферу, - говорит она. – Таким образом, растительность сама способствует собственной выживаемости и даже дальнейшему распространению благодаря увеличению возможности получения влаги».
Доктор Кианг привела примеры того, как проявляется этот процесс на Земле: значительные осадки над тропическими лесами, возникновение облаков над растениями, которые не заняты под пастбища, и т.д.
«Как бы то ни было, облака также скрывают существование растительности от спутниковых устройств, и, скорее всего, та же проблема будет характерна и для телескопов, изучающих фотосинтез на экзопланетах, - продолжает Кианг. – К тому же, образование органических аэрозолей также ведет к появлению облаков, что является еще одним средством для растений сокрыть собственное существование на планете».
Таким образом, принимая участие в формировании органических аэрозолей, растения в действительности способствуют образованию облаков, которые скрывают их присутствие. Даст ли нам что-нибудь изучение самих облаков?
«Довольно сложно определить химический состав облаков и туманов на основе того, как они рассеивают свет. Кроме того, они также скрывают природу многих химических процессов в атмосфере. Это зависит, конечно, от степени облачности и облачного покрова, - говорит Кианг. – К примеру, данные телескопа «Хаббл» позволили обнаружить облака на планете GJ1214b, однако невозможно точно сказать, есть ли на планете вода и другие химические вещества. Если не будет данных о поверхности планеты или о газообразном составе атмосферы, астрономам остается только найти другие способы поиска жизни по признакам, связанным с облаками».
По словам доктора Кианг, наиболее перспективными для поиска жизни на других планетах являются другие направления.
«Насколько нам известно, атмосферный кислород, возникающий в результате фотосинтеза, является самым очевидным признаком наличия жизни на планете, - говорит Кианг. – Количество кислорода в атмосфере Земли, во многом, является результатом длительного накопления кислорода в результате фотосинтеза, который проходил в океане, а также сокращения количества органического углерода, который залегал в глубинах океана. Это процессы происходили еще до возникновения растений на Земле».
По материалам Astrobio.net.
Иван Штепа nauka21vek.ru